机动目标跟踪中一种机动频率和方差自适应滤波算法

在机动目标跟踪中,当前统计模型(Current Statistical model, CS)需要预先依据经验设定机动频率和加速度极限值,当预先设定的值与目标的实际运动状态不一致时,将造成较大的跟踪误差。为克服上述问题,该文首先从当前统计模型的离散状态方程中,导出了一种机动频率自适应算法,然后对张安清及巴宏欣等人提出的加速度方差自适应算法进行了改进。仿真实验表明,在综合运用上述机动频率自适应和加速度方差自适应算法的基础上,对CS 模型修改后,得到的机动目标跟踪自适应滤波算法(Mending CS based Adaptive Filtering algorithm,MAF),能够有效增强基于CS 模型的机动目标跟踪自适应滤波算法(CS based Adaptive Filtering algorithm, AF)对目标运动状态变化的自适应能力,并且在低噪声环境下,跟踪精度比AF 算法有所提高,算法收敛速度可达到AF 算法的2 倍,在强噪声环境下,目标机动阶段的跟踪精度提高近2 倍,匀速阶段的精度与AF 算法相当,算法的收敛速度可达到AF 算法的4～10 倍,因此,MAF 算法具有较强的抗干扰能力。      

一种改进自适应机动目标跟踪算法

针对“当前”统计模型下的卡尔曼滤波算法在跟踪匀速目标时误差较大的缺陷和强跟踪滤波器对非机动部分跟踪精度不理想的缺陷。通过改进基于截断正态分布下的加速度方差模型,提高了对非机动目标的跟踪精度;对卡尔曼滤波算法中预测误差协方差及渐消因子的计算作出修正,改进机动部分和非机动部分的精度;将目前常用的估计协方差的计算公式采用Joseph公式,增强数值的稳定性和算法的鲁棒性。仿真和实践结果表明该算法具有良好的性能。     

一种改进自适应机动目标跟踪算法

针对"当前"统计模型下的卡尔曼滤波算法在跟踪匀速目标时误差较大的缺陷和强跟踪滤波器对非机动部分跟踪精度不理想的缺陷。通过改进基于截断正态分布下的加速度方差模型,提高了对非机动目标的跟踪精度;对卡尔曼滤波算法中预测误差协方差及渐消因子的计算作出修正,改进机动部分和非机动部分的精度;将目前常用的估计协方差的计算公式采用Joseph公式,增强数值的稳定性和算法的鲁棒性。仿真和实践结果表明该算法具有良好的性能。     

基于当前统计模型的目标跟踪改进算法仿真分析

针对当前统计模型跟踪机动目标算法存在误差较大问题,采用加速度方差与机动频率自适应技术,能够实现对任意机动情况下的目标精确跟踪。经计算机仿真,比较了加速度方差与机动频率自适应方法的跟踪性能,表明改进算法具有更好的适应性。     

一种提高雷达远距离机动目标精度的算法

在分析雷达对远距离机动目标跟踪速度精度要求和存在困难的基础上,提出了一种提高三坐标雷达速度估计精度的滤波算法。该算法将三维空间中目标的运动描述为切向和法向加速度机动的非线性状态方程,采用机动目标"当前"统计模型,建立了基于雷达三坐标测量的自适应扩展卡尔曼滤波算法。仿真结果表明,该算法可明显提高远距离目标机动段的速度精度。     

基于“当前 ”统计模型的自适应Kalman跟踪算法

机动目标跟踪广泛应用于军事和民用领域。机动目标跟踪的主要问题之一是建立未知的目标加速度模型。本文阐述了一种跟踪机动目标的机动加速度统计模型--“当前”统计模型,并推导了基于此模型的自适应Kalman跟踪算法。这种模型和算法适用于每一种具体的战术场合和目标机动的当前状况。能够正确直接地估计出机动目标的当前状态,不存在任何估计滞后与修正问题。     

一种基于CSM的自适应滤波修正算法

提出了一种基于"当前"统计模型的加速度方差自适应修正算法,用以解决原自适应算法中存在的跟踪性能对加速度正、负极值amax和a-max的依赖问题.通过理论分析和Monte Carlo仿真试验,修正后算法在跟踪性能和跟踪范围上都优于原自适应算法.     

改进的当前统计模型及自适应跟踪算法

对于机动目标跟踪问题,在当前统计（CS）模型的基础上,提出了一种新的机动目标自适应跟踪算法。通过引入强跟踪滤波器（STF）的渐消因子,增强了模型对目标突发机动的自适应跟踪能力,同时针对模型对目标加速度极限值的依赖性这一缺点,引入一种利用位置估计值与加速度的函数关系自适应调整加速度方差的方法,提高了对弱机动和非机动目标的跟踪能力。仿真结果表明,该算法与标准的当前统计模型滤波算法相比具有较高的跟踪精度。     

基于“当前”统计模型的自适应不敏卡尔曼滤波算法

基于机动目标"当前"统计模型在直角坐标系下建立了三坐标雷达跟踪系统的状态方程和观测方程。针对非线性自适应滤波这一问题,提出了一种基于"当前"统计模型的自适应不敏卡尔曼滤波算法(CS-UKF),并对算法作了说明。通过计算机仿真验证了CS-UKF算法的有效性,并且该算法跟踪效果良好,精度好于基于"当前"统计模型的自适应扩展卡尔曼滤波算法(CS-EKF)算法。     

修正的当前统计模型及自适应跟踪算法

针对当前统计模型及其自适应算法对弱机动目标跟踪精度较低以及强机动发生时刻跟踪误差增大的缺陷,提出了一种修正的当前统计模型及自适应跟踪算法。一方面,利用指数函数对当前统计模型中加速度极值进行实时修正,从而提高了算法对弱机动目标的跟踪精度;另一方面,利用滤波残差调整预测协方差,同时对滤波结果发生较大偏差的上一时刻的滤波结果进行修正,从而提高了对强机动目标的适应能力。仿真结果表明,所提算法对弱机动目标和强机动目标都具有良好的跟踪性能。     

机动目标跟踪的一种变维交互改进算法

为了满足工程需要,结合变维卡尔曼滤波器和α－β算法的优点,提出了一种卡 尔曼和α－β变维交互替代目标跟踪算法。通过加入机动检测器监视机动,在目标发生 机动时,采用高阶维数模型和卡尔曼滤波器;机动消失后,退回到低阶维数模型和α－β 滤波器,从而实现了对机动和非机动目标的自适应跟踪,克服了因转弯机动引起的误差突 跳,并显著地减少了计算量。通过Monte Carlo 仿真进一步验证了改进算法的合理性和实 用性。     

基于卡尔曼滤波的机动目标外推预测的研究

卡尔曼滤波在各个领域都有广泛的应用,如航天器的轨道计算、雷达目标跟踪、生产过程的自动控制等。卡尔曼滤波器在机动目标跟踪中具有良好的性能,是一种最佳估计并能够进行递推计算。为了研究卡尔曼滤波对机动目标的预测,首先用Matlab仿真验证自适应卡尔曼滤波的跟踪滤波能力,根据结果判定目标运动模型,进而在此运动模型下用卡尔曼预测对目标进行外推验证。     

一种基于期望模型的自适应Singer模型滤波算法

针对使用固定模型滤波算法跟踪机动目标时滤波精度依赖于模型固有参数的问题,提出了一种基于期望模型的自适应Singer模型滤波算法。首先利用3组代表不同机动强弱的典型Singer模型组成基础模型集合,然后通过实时计算目标综合残差确定目标机动等级,根据目标机动等级的变化来生成期望模型,并实时扩充基础模型集合进行交互式多模型（Interacting Multiple Model,IMM）滤波。该算法降低了对基础模型选取的依赖性,具有更好的环境适应性,在目标不同机动状态下都能进行准确跟踪。     

基于当前统计模型的强机动目标跟踪算法

当前统计模型算法将当前加速度均值作为输入控制项引入一步预测方程,实质上变为方差自适应变化的匀加速直线运动模型,虽然单位阶跃加速度输入的稳态误差为零,但对变加速度运动的机动目标跟踪效果变差。本文提出一种改进算法,在保留修正瑞利分布描述机动加速度统计特性的基础上,选择零均值时间相关模型,并与当前统计模型算法进行比较。仿真结果表明,本算法对变加速机动目标的跟踪性能明显优于当前统计模型算法。     

改进的交互式当前统计模型算法

交互式多模型(IMM)算法是一种有效的机动目标跟踪算法,但其性能与模型的选择、个数以及参数有关,而当前统计模型(CSM)是一种模型自适应的方法.因此,利用CSM为IMM提供模型,提出一种改进的交互式当前统计模型算法.仿真结果表明,该算法能有效地提高机动目标跟踪精度.     

一种相控阵雷达自适应数据率目标跟踪算法

为了提高相控阵雷达机动目标跟踪的系统资源利用率,给出了一种高效快速的自适应数据率交互多模型目标跟踪算法（FAIMM）,将目标数据更新时间与模型概率关联起来,使每一节拍的数据更新率随目标的瞬时机动特性自适应调整。仿真结果表明,与AIMM跟踪算法相比,自适应数据率跟踪算法准确率更高,系统资源消耗更少。     

机动目标跟踪的新算法

机动目标通常不是做恒定的运动,其运动状态会随时间的变化而变化.这就使描述系统运动的状态方程是非线性的,而且系统参数会不断变化.传统的推广卡尔曼滤波适用于定系统定参数的情况,如果运用到机动目标跟踪上会导致误差增大甚至滤波发散.基于此,将强跟踪滤波运用到机动目标跟踪上.强跟踪滤波在卡尔曼滤波的基础上引入了多重渐消因子,使强跟踪滤波具有极强的跟踪能力和较好地鲁棒性,因此可以很好地解决变系统变参数的问题.通过仿真,将强跟踪滤波与UT-BLUE滤波方法和EKF滤波方法进行比较,结果表明了该滤波方法的有效性和优越性.     

基于变步长增益调整的机动目标跟踪新算法

针对Singer模型的缺陷和“当前”统计模型存在的对弱机动目标跟踪能力较差的缺陷进行了改进,设计了一种新的加速度自适应模型;利用该模型设计出新的机动目标跟踪滤波算法,该算法对机动目标跟踪的综合性能有了较大的提高。在此基础上,为了减少滤波增益矩阵的计算量,使算法易于微机工程化实现,提出对滤波增益矩阵进行变步长调整的新方法,即通过在线检测算法确定何时有必要进行滤波增益的调整,而不需要每一步都计算增益矩阵,从而较多地降低了滤波算法的计算量。通过以上两个方面的改进,不仅提高了机动目标跟踪的精度,而且提高了目标跟踪的快速性和实时性。仿真验证表明该算法有良好的跟踪性能,而且计算量小,易于微机工程化实现。     

一种精确跟踪机动目标的滤波算法的研究

介绍一种自适应调整过程噪声方差的滤波计算新方法.此方法不需要目标机动的先验知识,而是构造一个可自适应调整的缩放因子,通过该因子对过程噪声进行调节.结合协方差匹配自适应滤波算法的思想,给出一种新的机动目标跟踪算法.通过蒙特卡洛仿真,同IMM算法进行比较,结果表明算法在目标发生机动时具有更好的性能.